牛多个组织microRNA Solexa测序与生物信息学分析

本研究旨在发掘牛更多的microRNA(miRNA)信息及新的miRNA序列,为进一步研究miRNA的生物学功能奠定理论基础。运用高通量测序技术对来自一头西门塔尔公牛和一头荷斯坦母牛的多个组织的小RNA进行混池测序,对测序结果进行了生物信息学分析。随机选取了一条成熟miRNA:bta-miR-2346-5p和两条新预测的miRNAs:novel_miR-48和novel_miR-86,采用茎环RT-PCR进行验证。共鉴定了604条miRNAs,其中429条为牛的已知miRNAs,175条为新预测的miRNAs。通过茎环RT-PCR发现选取的这3条miRNAs在背最长肌、心肌、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、大肠、小肠中均有表达,证明了高通量测序结果的准确性。本试验得到的数据在一定程度上丰富了牛miRNA的数量和种类,为后续牛或其他物种的miRNA相关生物学研究提供了更加详实的信息。     

应用生物信息学预测牛新microRNA及验证

本研究旨在通过比较基因组学和结构序列分析方法预测牛基因组中的新miRNAs并进行试验验证。根据miRNA分子序列具有一定保守性,将人、小鼠、绵羊、猪和狗5种哺乳动物已知的miRNA分子与NCBI中牛的全基因组序列(UMD3.1)对比,获得牛miRNAs;随机选取部分预测的miRNAs进行实时荧光定量PCR(qRTPCR)验证。结果,基于物种间序列同源比对共计预测到44条新的牛miRNAs,选取其中4条miRNAs,通过qRTPCR方法,发现他们在泌乳期中国荷斯坦牛乳腺、心、子宫和肝组织中均有表达。结果表明,基于比较基因组学和生物信息学预测新的miRNA分子可行,为奶牛基因表达调控及其性状形成机制研究提供了前期基础。     

牛胎儿骨骼肌来源成肌细胞分化相关microRNA的筛查与鉴定

旨在发掘牛胎儿骨骼肌来源的成肌细胞分化过程中差异表达的miRNA,为进一步研究牛胎儿期成肌细胞分化的分子机理提供理论基础。本研究体外培养3头4月龄的牛胎儿骨骼肌来源的成肌细胞,运用高通量测序技术对成肌细胞分化起始和终末两个不同时期进行miRNA测序,并对测序结果进行生物信息学分析,鉴定差异表达的miRNA。随机选取差异表达miRNA,进行荧光定量PCR验证。结果表明,本研究从6个测序文库中共鉴定出已知miRNA 619个,其中差异表达miRNA 150个。差异表达miRNA中bta-miR-199a-5p等多个miRNA已经被证实与肌肉发育相关。通过靶基因预测富集到MAPK等多个与肌肉分化相关的通路。随机选取其中的8个miRNA进行荧光定量PCR验证,定量结果与测序结果完全一致。本研究鉴定出了150个与牛胎儿骨骼肌来源的成肌细胞分化相关的差异表达miRNAs。本研究结果将为研究miRNA调控牛胎儿骨骼肌发育提供科学依据。     

不同季节夏南牛外周血新microRNA的挖掘

研究表明microRNA在生物体生长、发育和疾病发生等过程中起着重要作用。本研究运用高通量测序技术对热应激组与非热应激组的夏南牛血液小RNA进行混池测序,并对测序结果进行了生物信息学分析。共鉴定了1 227条microRNAs,其中已知microRNAs为509条,新预测的microRNAs为718条。对新的microRNA的长度、表达量、靶基因预测及KEGG pathway进行分析。预测和分析得到16 077个靶基因,通过KEGG定位到219条通路中,占前4位的通路是Pathways in cancer、MAPK signaling pathway、Cytokine-cytokine receptor interaction、Focal adhesion。本研究旨在发掘更多牛的microRNA信息及新的microRNA序列,为进一步研究microRNA的生物学功能奠定理论基础。     

Solexa测序技术分析鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎的差异microRNAs

分别从孵化3d的已鉴定性别的鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性和雄性胚胎组织中提取小RNA,并构建各自的cDNA文库,通过Illumina/Solexa二代测序平台对两样本Small RNA进行高通量深度测序,结合生物信息学的方法对其属间杂交早期的雌性和雄性胚胎中已知的和预测的miRNAs的类型、长度、丰度以及参与的KEGG通路等进行了初步的统计和分析。结果显示,鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性胚胎组织的比对序列有16 058 009条,雄性组织有17 943 294条;雌性胚胎预测得到132种miRNA,雄性胚胎预测得到460种miRNA;雌性和雄性样本间差异显著的miRNA有117个(P<0.01);KEGG通路分析表明,这些差异miRNAs的靶基因主要参与了Wnt信号通路、MAPK信号通路、TGF-beta信号通路等与胚胎生长发育相关的途径。结果表明,就已知的miRNAs而言,在鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎间存在着一定的差异,这些差异的miRNAs将为后续的功能和调控机理实验研究提供依据。     

Solexa测序技术分析鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎的差异microRNAs

分别从孵化3d的已鉴定性别的鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性和雄性胚胎组织中提取小RNA,并构建各自的cDNA文库,通过Illumina／Solexa二代测序平台对两样本SmallRNA进行高通量深度测序,结合生物信息学的方法对其属间杂交早期的雌性和雄性胚胎中已知的和预测的miRNAs的类型、长度、丰度以及参与的KEGG通路等进行了初步的统计和分析。结果显示,鸡与鹌鹑属间杂交早期雌性胚胎组织的比对序列有16058009条,雄性组织有17943294条;雌性胚胎预测得到132种miRNA,雄性胚胎预测得到460种miRNA;雌性和雄性样本间差异显著的miRNA有117个（P〈0．01）;KEGG通路分析表明,这些差异miRNAs的靶基因主要参与了wnt信号通路、MAPK信号通路、TGF-beta信号通路等与胚胎生长发育相关的途径。结果表明,就已知的miRNAs而言,在鸡与鹌鹑属间杂交雌性和雄性胚胎问存在着一定的差异,这些差异的miRNAs将为后续的功能和调控机理实验研究提供依据。     

牛基因组中新的microRNA预测及分析

MicroRNA(miRNA)是一类调控真核基因表达的非编码小分子RNA,目前已证实miRNA在生物体生长、发育和疾病发生等过程中起着重要的作用。用同源搜索的计算分析法预测新的miRNAs是当前发现和鉴定miRNA的有效方法之一,本研究根据NCBI数据库中的牛EST、GSS信息以及猪、家犬、人、大猩猩和小家鼠5种哺乳动物的已经注册miRNA分子信息,预测牛新的候选miRNA,通过碱基错配、二级结构、A+U含量、自由能大小等分析候选序列特征,得到了17条牛新的候选miRNA。这对进一步寻找牛的miRNA和遗传育种研究提供了新的思路,具有一定的理论和实际意义。     

鸡性成熟启动前后下丘脑microRNA表达谱分析

本研究旨在探讨miRNA在鸡性成熟启动调控中的作用。利用Solexa高通量测序技术检测了鸡性成熟启动前(Before puberty onset,BPO)和性成熟启动后(After puberty onset,APO)下丘脑中miRNA表达谱,通过生物信息学方法进行靶基因预测和功能分析。结果表明,在鸡下丘脑中鉴定出374个已知miRNAs、46个新miRNAs,144个已知miRNAs(reads10)的表达水平在性成熟启动前后发生了显著改变(P0.05)。5个差异表达miRNAs被qRT-PCR方法进一步验证。15个差异最显著miRNA(|log2(fold-change)|2.0,P0.01)预测到2 013个靶基因,GO富集和KEGG调节通路分析结果表明,这些差异表达miRNAs在性成熟启动转录调节和信号转导通路中发挥了重要作用。综上表明,miRNA是参与鸡性成熟启动新的调节因子。鉴于miRNA功能的保守性,该研究结果将为深入开展动物(包括人类)性成熟的分子调控机制研究提供新的理论依据。     

牦牛卵巢小RNA高通量测序及生物信息学分析

本研究旨在利用高通量测序技术描绘牦牛卵巢sRNA图谱,为探析牦牛繁殖性能提供基础。以牦牛卵巢组织作为研究对象,构建牦牛sRNA文库,进行高通量测序和生物信息学分析,最后利用RT-qPCR技术验证miRNA在牦牛卵巢组织中的表达。经测序后得到包含12 126 208条clean reads,其中特异序列为212 757条;比对分析显示,只有7 383 536(60.89%)条总序列及80 981(38.06%)条特异序列能与牦牛基因组匹配。与黄牛相比,牦牛sRNA中有56个表达量上调,其中miR-135a表达上调最显著;有33个表达下调,其中miR-2316表达下调最显著。RT-qPCR验证6个miRNA在牦牛卵巢组织中的表达情况,定量结果和测序结果基本一致。与牦牛EST序列信息比对后共预测出5个新miRNA。本研究成功绘制牦牛卵巢sRNA图谱,同时证实RNA-Seq高通量测序技术在完善sRNA信息及挖掘新miRNA方面的优势,对研究sRNA在牦牛遗传育种以及以牦牛为重要高原动物模型来进行高原适应性和抗逆性等相关领域的研究具有重要意义。     

感染产肠毒素大肠杆菌的猪小肠上皮细胞microRNA表达谱分析

试验旨在探索产肠毒素大肠杆菌（enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）感染猪小肠上皮细胞（IPEC-J2）诱导的microRNA （miRNA）表达谱变化，为解析宿主miRNA在ETEC感染过程中的调控作用提供理论基础。利用Illumina 6000 Novoseq SE50测序平台分别对ETEC感染前后的IPEC-J2进行高通量测序，用Bowtie与参考基因组比对，用DESeq R Package进行miRNA差异性分析。通过miRanda和RNAhybid共同预测差异表达miRNA的靶基因，对差异表达miRNA靶基因进行GO功能和KEGG通路分析。随机选取5个miRNAs，对测序结果进行实时荧光定量PCR验证。结果显示，IPEC-J2在感染前后的sRNA文库经过滤分别得到12 889 260和11 203 056条clean reads。感染前后文库中，miRNA所占比例最高，分别为73.16%和54.10%；分别有97.98%和69.83%长度为18~40 nt的sRNA可比对到参考基因组，表明测序质控良好。长度在22~24 nt的序列大部分首位碱基偏向U，2~8位点出现频率最高的碱基分别为AGCUUAU。共发现311个已知miRNAs，128个新miRNAs。在2个文库中，长度为23 nt的miRNA序列占比最高，分别为41.42%和23.56%。感染后共筛选到140个差异表达miRNAs，其中74个表达上调，66个表达下调。GO分析表明，miRNA靶基因显著富集于代谢过程、正向调节代谢过程、细胞成分或生物合成、免疫系统、细胞内部分和细胞器等功能。KEGG分析表明，差异表达miRNA靶基因显著富集于赖氨酸降解、生产IgA的肠道免疫网络、NF-κB信号通路和T细胞受体信号通路等。实时荧光定量PCR验证结果表明，随机选取的5个miRNAs表达趋势与测序结果一致，表明测序准确可靠。综上所述，IPEC-J2的miRNAs参与了ETEC感染过程，为进一步揭示调控ETEC感染的关键miRNA及其作用机制提供科学依据。     

Research Progress of Fatty Acid Regulation of microRNAs in Dairy Cow Mammary Glands

Lipids are a kind of substance which can store and provide energy for animals. A large number of studies have confirmed that the change of lipids in diets can alter the expression of microRNAs (miRNAs) and thus affect the biological activities of the bodies. This review mainly summarizes the regulation of fatty acids on the expression of miRNAs in mammary gland of dairy cows, from the aspects of bovine mammary miRNAs expression characteristics, miRNAs that regulate milk fat synthesis, and the changed bovine mammary miRNAs in response to exogenous addition of fatty acids. All these works may be beneficial for the establishment of the connection between nutrients and mammary function, and provide information for the related research in the future.     

脂肪酸调控奶牛乳腺microRNAs研究进展

脂类是一种可以为动物体储存和提供能量的物质,大量研究证实,日粮中脂类的改变可以改变microRNAs（miRNAs）的表达从而影响机体生命活动。本综述主要概括了脂肪酸对奶牛乳腺miRNAs的调控作用,从奶牛乳腺miRNAs表达特征、调控乳脂合成的miRNAs及外源添加脂肪酸对乳腺miRNAs的调控三个方面进行概述,旨在从转录后调控角度,建立营养物质与乳腺功能的联系,为未来相关研究提供参考。     

乌头驴与三粉驴骨骼肌中miRNAs的表达鉴定与分析

试验旨在分析microRNAs （miRNAs）在德州驴骨骼肌中的表达情况,探讨小RNA （small RNA）在驴骨骼肌发育中的调控机制。采集德州驴2个品系（乌头驴和三粉驴）的背最长肌组织,构建乌头驴背最长肌（WB）和三粉驴背最长肌（SB）的small RNA测序文库并进行测序,运用生物信息学技术对WB和SB之间差异表达的miRNAs进行分析,预测和解析可能影响驴产肉性状的miRNAs,从中挑选了6个表达量较高的miRNAs,利用实时荧光定量PCR技术来验证测序结果的准确性。结果表明,在WB和SB文库中分别鉴定出保守miRNAs有982和1 149个,新miRNAs有106和143个。在WB与SB比较组中基于条件|log₂（fold_change）|≥2、P≤0.05获得17个差异表达的miRNAs,其中表达量上调的有5个,下调的有12个。通过GO注释,发现差异表达的miRNAs显著富集于调控细胞迁移分化、细胞分裂和骨骼肌细胞收缩等生物学过程（P<0.05）,并且挖掘到与驴骨骼肌发育相关的bta-miR-378d_L+1R-1_1ss22CA、bta-miR-378d_R-2,其靶向NPY1R、GPR152、BEST1、KCNH8、SPAG9等多个基因。KEGG富集结果表明,miRNAs富集于Wnt、MAPK、泛素蛋白水解系统等与骨骼肌发育相关的信号通路中,其中在Wnt信号通路中共涉及到17个差异表达miRNAs的207个靶基因,尤其以PC-5p-84483_31、hsa-miR-186-3p_R-3和cfa-miR-329b_1ss19CT的靶基因最多。实时荧光定量PCR结果与miRNAs测序结果一致,并发现除eca-miR-181b外,其他5个miRNAs在SB中的表达水平均高于WB。本研究首次对驴骨骼肌miRNAs进行转录组学分析,揭示了乌头驴和三粉驴miRNAs的表达差异,研究结果为阐明德州驴骨骼肌生长发育的分子调控机制提供参考。     

Identification and Characterization of Pig Embryo MicroRNAs by Solexa Sequencing

MicroRNAs (miRNAs) are a class of small, non‐coding RNAs of approximately 22 nucleotides in length that regulate gene expression by binding to the 3′‐untranslated regions of target mRNAs. It is now clear that miRNAs are involved in many biological processes, including proliferation, differentiation and regulation of gene expression during early embryonic development. The miRBase 16.0 (2010) shows that there are 175, 673, 408 and 1048 annotated miRNAs for Caenorhabditis elegans, Mus musculus, Rattus norvegicus and Homo sapiens, respectively. However, there are only 211 miRNAs described for Sus scrofa. In particular, the full set of miRNAs and their expression patterns are still poorly understood in the embryo. Therefore, we combined Solexa sequencing with computational techniques to analyse the sequences and relative expression levels of S. scrofa miRNAs at embryonic day 33 (E33). Of the distinct miRNAs identified, 76 previously known miRNAs and 194 candidate miRNAs were identified in head, and 77 known miRNAs and 130 predicted candidate miRNAs were identified in organ region. Furthermore, we performed additional investigation for identifying the potential target mRNAs using PicTar and TargetScan. Concurrent function analysis suggested that highly expressed miRNAs are mostly involved in the development of nerves, cerebrum, muscle and organs. Our results provide useful information for the investigation into embryonic miRNAs of pig and provide a valuable resource for investigators interested in the regulation of embryonic development in pigs and other animals.     

miRNAs对骨骼肌调控的研究进展

microRNAs（miRNAs）是生物体内自然存在的一类长度约为22 nt的小分子非编码RNA，能够通过与靶基因mRNA 3'UTR不完全互补配对，降解靶基因mRNA或抑制其翻译，在转录后水平调控基因的表达，进而广泛参与调控机体生长、发育、疾病等多个生物学过程。骨骼肌约占人体体重的40%，是动物体维持正常生长发育必不可少的组成部分。miRNAs通过靶向骨骼肌发育、再生与疾病过程的关键因子，进而发挥调控作用。作为骨骼肌疾病的重要调控因子，miRNAs已成为肌肉相关疾病的检测标志物和靶向诊疗药物。近年来，随着对miRNAs研究的深入，有关miRNAs对骨骼肌调控的研究已成为生命科学领域的研究热点。作者综述了miRNAs参与调控骨骼肌细胞增殖、分化、再生与疾病等方面的研究进展，旨在为治疗肌肉疾病及提高畜禽肉品质提供理论依据。     

Identification of a novel miRNA from the ovine ovary by a combinatorial approach of bioinformatics and experiments

MicroRNAs (miRNAs) are a class of short endogenous, single-stranded, non-coding small RNA molecules, about 19–25 nucleotides in length that regulate gene expression at the translation level and influence many physiological process, such apoptosis, metabolism, signal transduction, and occurrence and development of diseases. In this study, we constructed a library from the ovine luteal phase ovary by using next-generation sequencing technology (Solexa high-throughput sequencing technique) and identified 267 novel miRNAs by bioinformatics. One of the novel miRNAs (ovis_aries_ovary-m0033_3p), which expressed in the sheep ovary and testis, was confirmed by real time PCR and northern blot. Ovis_aries_ovary-m0033_3p was 21 nucleotides in length and located on chromosome 12, and it had 100% similarity to hsa-miR-214-3p, mmu-miR-214-3p, dre-miR-214and ssc-miR-214. Meanwhile, the pre-miRNA was 82 nucleotides in length and had a standard hairpin stem-loop structure. From the consistency of the sequence and structure, we speculated that ovis_aries_ovary-m0033_3p had a function similar to hsa-miR-214-3p, which is involved in the fine regulation of cell survival, embryonic development, breeding activities and resistance to ovarian cancer, so we defined it as oar-miR-214-3p. These experimental results will enrich the miRNA database for ovis aries and provide the basis for researching the regulation mechanism of miRNA in relation to breeding activities of seasonal breeding animals.     

CAPN3基因在草原红牛不同组织中的表达差异

钙激活中性蛋白酶（CAPN3）参与哺乳动物体内多种重要的生理生化过程,但是有关它的确切生理功能和作用机制研究较少。本研究采用实时荧光定量PCR技术检测CAPN3基因在草原红牛多种组织中的表达水平差异情况。试验结果表明,CAPN3基因在所检测草原红牛的心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、十二指肠、瘤胃和背最长肌8种组织中均有表达,且在不同组织中的表达水平有所不同。草原红牛脾脏中的CAPN3基因表达量显著高于其他组织,十二指肠和瘤胃中的CAPN3基因表达量显著高于心脏、肝脏、肺脏、肾脏和背最长肌。本试验为肉牛肉质性状的改良提供了分子遗传学依据,并为深入研究草原红牛体内CAPN3基因的生物学作用及作用机制奠定了基础。     

Study on Expression of CD46 Gene in Different Tissues of Xinjiang Brown Cattle

In order to study the differences of CD46 gene expression in different tissues of Xinjiang Brown cattle and preliminarily master the expression regular pattern in different tissues, specific primers was designed in this study, and Real-time quantitative PCR technique was used to analyze the expression of CD46 gene in different tissues of Xinjiang Brown cattle like heart,liver,spleen,lung, kidney,small intestine,large intestine,stomach,muscle,ovarian and breast, respectively.The results showed that CD46 gene was expressed in all 11 samples of Xinjiang Brown cattle,and the expression in the liver was the highest, which was significantly higher than in lung,spleen,kidney, stomach,small intestine, large intestine, ovarian and breast (P< 0.05).By analyzing the results of CD46 gene expression in tissues of Xinjiang Brown cattle could provide information for studying the CD46 gene expression regulation pattern and biological function.